中国科学技术大学于2024年12月17日宣布，中国科学家研制的105个量子比特的“祖冲之三号”量子计算机在arXiv线上发表。这一成就超越了谷歌2024年10月在《自然》期刊上发布的72比特“悬铃木”处理器六个数量级，成为目前超导量子计算领域最强的技术展示。

量子计算优越性是指量子计算机在特定问题求解上超越经典计算机的能力，这标志着量子计算具备实际应用价值，并反映了一个国家在该领域的研究实力。2019年，谷歌宣布其53比特“悬铃木”量子处理器在200秒内完成了一项随机线路采样任务，声称实现了量子计算优越性。然而，2023年中国科学家通过发展更先进的经典算法，利用A100 GPU仅用约17秒便完成了相同任务，推翻了谷歌的宣称。

2020年，中国科学技术大学构建的“九章”光量子计算原型机首次严格证明了量子计算优越性。2021年，“祖冲之二号”处理器也实现了超导体系中的量子计算优越性。至此，中国成为世界上唯一在两种物理体系达到量子计算优越性里程碑的国家。

实现量子计算优越性后，当前的研究重点之一是突破量子纠错技术，为大规模集成和操纵量子比特奠定基础。表面码是实现量子纠错大规模扩展最成熟的方案。2022年，中国科学家在“祖冲之二号”处理器上实现了码距为3的表面码量子纠错，验证了表面码方案的可行性。2023年，谷歌实现了码距为3和5的表面码逻辑比特，展示了错误率随着码距增加而下降的趋势。2024年12月，谷歌利用“垂柳”处理器实现了码距为3、5和7的表面码逻辑比特，显著降低了逻辑比特的错误率，验证了表面码方案的扩展性。

中国科学技术大学超导量子团队正在基于“祖冲之三号”处理器开展相关工作，计划在数月内实现码距为7的表面码逻辑比特，并进一步将码距扩展到9和11，为实现大规模量子比特的集成和操纵铺平道路。“祖冲之三号”在前代基础上优化了设计与工艺，在比特数与性能方面都有全面提升，各项性能指标与“垂柳”处理器相当。

量子计算已成为全球主要国家之间综合国力竞争的重要领域。近年来，全球已有30多个国家开展了以量子计算为重点的量子信息领域规划布局。